книги из ГПНТБ / Радченко, А. К. Методика демонстрационного эксперимента по технической механике учебное пособие

альные ременные передачи с помощью диафильмов, пла­ катов с различными натяжными устройствами.

Следует обратить внимание учащихся, что при работе ременной передачи натяжение ведущей и ведомой ветвей неодинаково за счет действия на ведомом шкиве момента

M = PR, препятствующего вращению (7? — радиус ведо­

мого шкива; Р — окружное усилие на ведомом шкиве).

Врезультате натяжение ведущей ветви увеличивается

истановится равным Sb натяжение ведомой ветви умень­ шается и становится равным S2. Но сумма натяжения их

S1+ S2 остается величиной постоянной и равной 2S0, где

S0 — предварительная натяжка ремня. Так как натяже­ ние ведущей и ведомой ветвей ременной передачи неоди­ наково, то и передаточное отношение не может быть выра­ жено точно отношением радиусов шкивов. Здесь МОЖНО вспомнить опыт, показанный на рис. 2.21. Замечаем пред­ варительный натяг ремней по показаниям динамометров

2S0, затем включаем электродвигатель. Показания ди­ намометров изменяются, хотя сумма их sɪ+ S2 остается прежней и равной 2So. В этом опыте между ремнем и шкивом в отличие от ременной передачи происходит

скольжение, но за счет момента сопротивления ¡вращению'

возникает разное натяжение обеих ветвей ремня. Ременные передачи осуществляются при помощи рем­

ней различной формы поперечного сечения. Форму попе­ речного сечения ремней и их материал подбирают по ха­ рактеру нагрузки и условий, в ¡которых будет работать передача. Здесь необходимо показать различные формы (плоские, круглые, клиновые) поперечных сечений рем­ ней, а также обратить внимание учащихся на материалы,

из которых они изготовлены. Хорошо иметь в наборе рем­ ни из прорезиненных тканей, кожаные и хлопчатобумаж­

ные и шерстяные ремни. Это поможет учащимся сделать оценку каждого из видов ремней, применяемых в пере­ дачах.

Так как ремни в основном изготавливаются конечной

длины, то их соединяют. Способы соединения ремней луч­ ше показать на конкретных образцах, используя при этом и плакаты.

Применение моделей различных видов образцов рем­ ней при изучении ременных передач дает учащимся кон­ кретное представление об устройстве и принципе дейст­

210

вия таких передач, о ремнях, встречаемых в передачах, и способах их соединений. Это облегчает расчет ременных передач, подбор необходимых типов ремней для передач.

4.2.6. Цепные передачи

При рассмотрении устройства и принципа действия

цепных передач можно использовать модель, выпускае­ мую промышленностью. Модель цепной передачи состоит

Рис. 4.41

из двух зубчатых колес — звездочек, сидящих на парал­ лельных осях и связанных между собой бесконечной цепью. Меньшая звездочка имеет рукоятку, при помощи которой ее можно приводить во вращение, т. е. в данной передаче эта звездочка, а следовательно, и ось, на ко­

торой она укреплена, являются ведущими. Вторая звез­ дочка — ведомая.

Оси звездочек крепятся при помощи стоек на основа­

нии прибора. Причем стойка ведущей оси подвижна. Ее можно приближать и удалять от неподвижной стойки

ведомой оси и укреплять в нужном положении натяжным

винтом, что необходимо для предварительного натяга цепи.

Если привести ведущую звездочку во вращение, вто­ рая звездочка благодаря гибкой связи цепью тоже при­ ходит ¡во вращение.

Необходимо отметить, что в цепных передачах при­ меняют роликовые (рис. 4.41), калиброванные и нека­

либрованные зубчатые цепи и другие. Хорошо показать учащимся различные виды натуральных цепей и плакаты либо диафильмы с изображением реальных цепных пере­ дач с различными видами цепей.

Это поможет реально оценить достоинства и недостат­

ки цепных передач, их критерии работоспособности, что

подведет учащихся к необходимости проверочного расче­ та цепей при их подборе для цепных передач.

4.2.7. Подшипники

Изучение подшипников скольжения и качения следует начинать с иллюстрации различных их натуральных об­

разцов, на примере которых раскрывается вопрос об устройстве, принципе действия и назначении отдельных

видов подшипников.

Так, демонстрируя разъемные подшипники скольже­ ния, необходимо обратить внимание на их устройство. Они состоят из корпуса, крышки, болтов, скрепляющих крышку корпуса, и вкладыша, состоящего из двух поло­ винок. После этого необходимо разобрать принцип дейст­ вия и характер воспринимаемых ими нагрузок. После этого следует рассмотреть достоинства и недостатки та­ ких подшипников и область их применения.

Стремление ликвидировать недостатки, свойственные подшипникам скольжения, и в первую очередь умень­ шить потери на трение, привело к созданию подшипников качения.

На примере натуральных образцов подшипников каче­ ния (рис. 4.42, 4.43) необходимо отметить, что они состо­ ят из наружного 1 и внутреннего 4 колец и тел каче­ ния, которые размещаются в сепараторе 3 между до­ рожками качения колец. Хорошо здесь же показать уча­ щимся всевозможные тела качения, которые встречаются в подшипниках, а затем провести классификацию под­

шипников с иллюстрацией их специфических свойств.

Сферический двухрядный подшипник — самоустанавливающийся. Эти подшипники допускают перекос колец

212

2—3°, что вызывает большие деформации валов и их не­ соосность. Радиальные іподшипники воспринимают только радиальную нагрузку; упорные несут нагрузку вдоль оси вала и т. д. При выяснении всех свойств подшипни­ ков необходимо не просто иллюстрировать подшипники,

Рис. 4.42

сопровождая рассказом, а дать возможность самим уча­

щимся .прийти к необходимым выводам, т. е. объяснение нового материала вести методом эвристической беседы.

Так, исследуя радиально-упорный подшипник (рис. 4.42, б), учащиеся сами должны прийти к выводу,

что такой подшипник предназначен для восприятия ком­ бинированной радиальной и осевой нагрузок. А отсюда легко прийти к выводу, как такие подшипники должны

213

устанавливаться ¡на валу. Здесь необходимо сделать схе­

матический чертеж установки такого подшипника на валу

(рис. 4.42, в) и изобразить направление усилий, воспри­ нимаемых каждым подшипником.

Таким образом, из всего вышеизложенного следует, что расчетная формула приведенной нагрузки для ради­

где т — коэффициент приведения осевой нагрузки к эк­

вивалентной ей радиальной нагрузке; ka — коэффициент динамичности нагрузки;

kτ — коэффициент, учитывающий влияние температуры подшипника на его долговечность;

kκ — кинематический коэффициент, отражающий сни­ жение долговечности.

На примере работы радиально-упорного подшипника можно выяснить, когда подшипник будет долговечнее:

при ¡вращении внутреннего’ или ¡внешнего колец? Этим самым мы подведем учащихся к пониманию физическо­

го смысла коэффициента кинематичности kκ в формуле

для расчета подшипников качения. Для этого делаем отметки на одном уровне на сепараторе, на внутреннем и внешнем кольцах подшипника. Держим подшипник за наружное кольцо и начинаем поворачивать ¡внутреннее его кольцо на один оборот. При этом обращаем внима­ ние учащихся на то, какое расстояние прошли шарики с ¡сепаратором.

Повторяем опыт, но держим подшипник за внутреннее

кольцо, а наружное кольцо поворачиваем на один обо­ рот. Совершенно очевидно, что если вращается внутрен­ нее кольцо, тела качения проходят значительно меньшее расстояние, чем во втором случае, когда вращается на­ ружное кольцо подшипника. Поэтому и коэффициент

кинематичности в первом случае равен единице ⅛κ=l,

во втором принимается ¡равным 1,35.

Таким образом, физический смысл расчетной фор­ мулы для приведенной нагрузки .подшипников, которая

учащимся техникумов дается без вывода, будет ясен.

Это, несомненно, сыграет свою положительную роль при выполнении курсового проекта по деталям машин.

214

Разобрав таким образом значение каждого из сла­ гаемых в формуле определения приведенной нагрузки

для упорных подшипников, легко подвести учащихся к расчетной формуле приведенной нагрузки для всех остальных типов подшипников.

Демонстрируя упор­ ный подшипник (рис.

при действии на него осевой силы, происходит сдвиг на­

ружного и внутреннего колец подшипника. Отсюда ясно, что такие подшипники должны воспринимать в работе

только радиальные нагрузки. Поэтому расчетная форму­ ла приведенной нагрузки для радиально-роликовых под­ шипников в плавающих опорах будет состоять из одного слагаемого, т. е.

Q = Rkκks,kτ.

Необходимо обратить внимание учащихся на то, что вращающееся кольцо подшипника может быть закрепле­ но на вращающемся валу или во вращающемся корпусе.

Так, в коробке скоростей (см. рис. 4.29) внутреннее вра­ щающееся кольцо подшипника закреплено на вращаю­ щемся валу. Хорошо показать учащимся с -помощью плакатов, диафильмов либо кинофильма, когда и где вра­

215

щающееся кольцо подшипника закрепляется во вращаю­ щемся корпусе. И только после этого переходить к вопро­ су о правильной посадке колец подшипника. Правильная посадка колец подшипника !существенно влияет на ка­

чество их работы, обеспечивая длительный срок службы

подшипников.

Набор подшипников необходимо использовать не только при объяснении нового материала, но и при опро­ се на последующих уроках. Так, учащимся можно пред­

ложить найти в наборе тот или иной подшипник, пока­ зать, как он должен устанавливаться на валѵ и какие нагрузки он может воспринимать.

4.2.8. Муфты

При изучении данной темы по программе для уча­ щихся техникумов не требуется знания расчета муфт. Не­

обходимо дать учащимся понятия о муфтах; изучить их назначения и классификацию, конструктивные особенно­ сти отдельных типов муфт, широко применяемых в той отрасли промышленности, которой соответствует данная

специальность. Учащиеся должны уметь по конструкции муфты дать полную ее характеристику, а также по дан­

ным параметрам уметь подобрать нужную муфту. Отсю­ да, естественно, следует, что при изучении данной темы необходимо использовать ¡набор муфт, применяемых не­ посредственно в машинах, станках; модели, дающие не­ посредственное представление не только об устройстве,

но и принципе работы отдельных муфт; плакаты, диа­

фильмы.

При подборе муфт к уроку преподаватель должен об­ ратить внимание на то, чтобы муфты были не только раз­ личные по конструкции, но и по той функции, которую они призваны выполнять. В зависимости от характера соединения валов применяют постоянные, сцепные, пре­ дохранительные и самоуправляемые муфты; В то же вре­ мя постоянные и предохранительные муфты имеют свои

конструктивные особенности. Так, в зависимости от ха­

рактера передачи крутящего момента они могут быть упругими и жесткими, а в зависимости от допускаемого смещения валов —компенсирующими и некомпенсирую-

щими.

Примером сцепной муфты может служить муфта кар­

216

данного вала, которая соединяет вал двигателя с валом коробки передач у тракторов (рис. 4.44). В то же время

она является компенсирующей, жесткой муфтой.

Сцепные муфты желательно продемонстрировать в

действии. Это можно сделать при помощи модели кони­ ческого реверсивного механизма с кулачковой муфтой (см. рис. 4.35). Сначала на примере этой модели разби­

раем устройство кулачковой муфты. Она состоит из двух полумуфт, торцевые поверхности которых имеют три вы­ ступа (кулачка) и три впадины. Выступы одной муфты свободно входят во впадины другой. Момент передается за счет нажатия кулачков одной полумуфты на кулачки другой. Это жесткая муфта, допускающая небольшие осевые смещения валов, является еще и компенсирую­ щей.

На данной модели средняя полумуфта — подвижная и может входить в зацепление с одной из неподвижных по­ лумуфт. Вводим подвижную полумуфту в зацепление C

одной из неподвижных и демонстрируем кулачковую муф­ ту в действии. Причем здесь необходимо отметить, что во избежание ударов кулачковые муфты включают при не­ подвижном ведущем вале, а выключать можно и при вра­ щающемся вале. Вводим в зацепление подвижную полу­ муфту со второй неподвижной и демонстрируем ее дейст­

217

вие. Наблюдаем изменение направления вращения ведущего вала.

Кулачково-дисковые муфты компенсируют радиаль­

ные смещения валов, а также небольшое осевое и угло­

Puc. 4.45

вое смещение валов. Устройство и принцип действия та­ кой муфты можно изучить с помощью модели, разрабо­ танной преподавателями Минского политехнического техникума (рис. 4.45). Для большей наглядности проме­

жуточное звено муфты изготовлено из цветного оргстек­ ла, а две полумуфты — из прозрачного белого. Полумуф­

ты имеют радиально расположенные пазы, в которые вхо­ дят радиальные выступы, расположенные на торцевых плоскостях промежуточного звена. Радиальные смещения валов на данной модели можно осуществить с помощью

винта.

При вращении валов выступы промежуточного звена скользят во впадинах полумуфт. Само же промежуточ­ ное звено совершает плоскопараллельное движение в

плоскости, перпендикулярной к осям валов. Момент пе­ редается за счет нажатия друг на друга боковых поверх­ ностей выступов и пазов.

При изучении постоянных муфт необходимо разобрать их устройство и крепление на валах, используя образцы

218

муфт и плакаты. Примером постоянной, жесткой, ком­ пенсирующей муфты может служить цепная муфта

(рис. 4.46), которая состоит из двух звездочек с одинако­

вым числом зубьев, соединенных между собой цепью.

Рис. 4.46

В данном случае цепь однорядная втулочно-роликовая.

Здесь необходимо отметить, что соединительные втулоч­ но-роликовые цепи могут быть двухрядные, а также зубчатые.

Небольшие осевые смещения валов допускают шар­ нирные муфты (рис. 4.47), выпускаемые промышлен­ ностью. Такие муфты применяют в прицепных торфяных

машинах. Передача вращения под такими большими углами смещения осей валов обеспечивается тем, что

219